KULIAH IRBANG KE - 3
ANALISA KETERSEDIAAN AIR 3.1
UMUM
Maksud dari kuliah ini adalah untuk mengkaji kondisi hidrologi suatu Wilayah Sungai yang yang berada dalam sauatu wilayah studi khususnya menyangkut ketersediaan airnya. Sedangkan tujuannya ini adalah untuk memberikan data masukkan mengenai potensi pemanfaatan Daerah Aliran Sungai. 3.2
KETERSEDIAAN DATA
Analisis ketersediaan air dalam kasus ini digunakan analisa model hujan-limpasan untuk suatu Sungai. Hal ini dikarenakan tidak tersedianya data debit pengamatan di lokasi tersebut. Data hujan yang tersedia seperti pada tabel, untuk itu sebelum digunakan dalam analisis simulasi hujan-limpasan perlu dilakukan analisis data hujan.
3.2.1. Analisa Data Hujan a. Pengisian data hujan Sehubungan data hujan yang tersedia tersebut tidak lengkap, maka perlu dilakukan pengisian data hujan terlebih dahulu. Proses pengisian data kosong bertujuan untuk mendapatkan data hujan dalam runtut waktu yang sama dan penuh dalam hal ini dari tahun 1989 sampai dengan 2000 yang selanjutnya akan digunakan untuk membuat hujan rata kawasan pada runtut waktu yang sama pula. Pengisian dilakukan dengan menggunakan metoda Aljabar seperti dinyatakan dalam persamaan sederhana berikut ini.
Rx = Nx/Na * Ra dimana : Rx = Hujan Station X (hasil pengisian) Na = Curah hujan tahunan jangka panjang pada Pos A Nx = Curah hujan tahunan jangka panjang pada Pos X Ra = Curah hujan pada Pos A (pada bulan dan tahun yang sama dengan Rx) b. Hujan Wilayah Mengingat lokasi pos hujan yang terletak di luar dari lokasi situ (karena luasan situ yang sangat kecil) dan tidak memungkinkan dilakukan penarikan poligon Thiessen, maka analisa hujan wilayah dalam studi ini dilakukan dengan cara rata-rata aljabar. Hasil analisis hujan wilayah untuk setiap situ/sungai untuk data hujan bulanan ratarata seperti disajikan pada tabel berikut :
HELMI HAKI
3-1
KULIAH IRBANG KE - 3
Tabel 3.2 Curah Hujan Wilayah Kota Palembang Bulan Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agu
Sep
Okt
Nov
Des
RATARATA
1989
138
319
118
78
190
14
29
145
78
63
104
252
127
1990
511
277
53
51
105
38
112
60
20
52
120
286
140
1991
275
340
167
104
57
0
0
0
29
7
122
96
100
1992
328
206
150
233
255
52
25
76
82
86
162
388
170
1993
305
246
97
264
61
74
45
53
54
124
134
196
138
1994
257
292
263
102
47
41
0
0
0
26
154
48
103
1995
310
306
155
137
84
72
67
0
76
74
129
161
131
1996
172
244
202
173
166
80
19
57
44
135
153
231
140
1997
384
194
99
189
155
31
0
0
0
0
114
64
103
1998
174
140
302
296
232
213
94
149
113
177
93
132
176
1999
324
278
87
76
181
147
58
69
49
129
144
154
141
2000
282
252
68
74
136
38
51
92
73
0
0
0
118
Tahun
3.2.2. Analisa Ketersediaan Air a. Data yang digunakan Analisis ketersediaan air dimaksudkan mengetahui besarnya debit yang mampu disediakan Situ/ Sungai dan bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan atau yang biasa disebut sebagai debit andal. Ada beberapa metode analisa ketersediaan air yang biasa digunakan di Indonesia, salah satunya adalah metode NRECA. Metode ini pula yang akan digunakan dalam studi ini, karena kesesuaian ketersediaan data yang ada yakni yang hanya berupa hujan bulanan. Masukan lain yang diperlukan dalam analisa ketersediaan air selain data hujan adalah besarnya evapotranspirasi.
b. Analisis Evaporasi Analisis data klimatologi dilakukan guna perhitungan analisis ketersediaan air. Analisis data klimatologi terdiri dari analisis curah hujan, temperatur udara, kelembaban relatif, kecepatan angin, penyinaran matahari, dan penguapan. Di dalam daerah studi ini tidak terdapat stasiun pengamatan debit sungai sama sekali. Berdasarkan data klimatologi rata-rata dari ketiga stasiun tersebut selanjutnya dilakukan perhitungan Evapotranspirasi Perhitungan evapotranspirasi dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus empiris, yang ditetapkan berdasarkan data-data iklim (klimatologi) yang terdiri dari kelembaban udara, suhu udara, kecepatan angin dan penyinaran matahari.
HELMI HAKI
3-2
KULIAH IRBANG KE - 3
Adapun beberapa metoda perhitungan evapotranspirasi yang ada terdiri dari : •
Metoda Thornth Waite
•
Metoda Blaney – Criddle
•
Metoda Penmann Modifikasi
Dalam pelaksanaan perhitungan evapotranspirasi untuk situ-situ di lokasi studi, ditetapkan memakai metoda Penmann Modifikasi sebagai pendekatan untuk mencari harga evapotranspirasi, karena dalam metoda tersebut digunakan parameter-parameter data klimatologi yang lebih lengkap, bila dibandingkan dengan kedua metoda yang lainnya. Metode ini lebih dapat dipercaya karena dalam perhitungannya selain membutuhkan data-data iklim yang benar-benar terjadi disuatu tempat (disebut sebagai data terukur), juga memasukkan faktor-faktor energi. Berikut data-data terukur untuk perhitungan evaporasi potensial metode Penman modifikasi, yaitu : •
t, temperatur/suhu bulanan rerata (°C)
•
RH, kelembaban relatif bulanan rerata (%)
•
n/N, kecerahan matahari bulanan rerata (%)
•
U, kecepatan angin bulanan rerata (m/det)
•
LL, letak lintang daerah yang ditinjau
•
C, angka koreksi Penman
Persamaan-persamaan empiris dalam perhitungan evaporasi potensial metode Penman modifikasi ini adalah sebagai berikut : ET0
=
C×
[ ( W × Rn) + (1 − W ) × f ( u) × ( ea − ed) ]
dimana, ET0
=
Evaporasi potensial (mm/hari)
C
=
Suatu faktor penyesuaian dari kondisi siang dan malam atau disebut juga angka koreksi. Tabel 3.3
Nilai Angka Koefisien Bulanan (C), Untuk Rumus Penman
Bulan
C
Bulan
C
Januari
1,1
Juli
0,9
Pebruari
1,1
Agustus
1,0
Maret
1,0
September
1,1
April
0,9
Oktober
1,1
Mei
0,9
Nopember
1,1
Juni
0,9
Desember
1,1
Sumber : Suharjono, 1989 : 49
W
HELMI HAKI
=
Faktor yang tergantung pada temperatur rata-rata (suhu) dan ketinggian tempat (elevasi). Lihat Tabel. 3-3
KULIAH IRBANG KE - 3
Tabel 3.4 Suhu (t) C
Hubungan Suhu (t) dengan Nilai ea (mbar), w, (1 – w), dan f(t) ea
w elevasi 250
(1 – w) elevasi 0
(1 – w) elevasi 250
f(t)
mbar
w elevasi 0
24,0 24,2 24,4 24,6 24,8
29,85 30,21 30,57 30,94 31,31
0,730 0,732 0,734 0,736 0,738
0,735 0,737 0,739 0,741 0,743
0,270 0,268 0,266 0,264 0,262
0,265 0,263 0,261 0,259 0,270
15,40 15,45 15,50 15,55 15,60
25,0 25,2 25,4 25,6 25,8
31,69 32,06 32,45 32,83 33,22
0,740 0,742 0,744 0,746 0,748
0,745 0,747 0,749 0,751 0,753
0,260 0,258 0,256 0,254 0,252
0,255 0,253 0,251 0,249 0,247
15,65 15,70 15,75 15,80 15,85
26,0 26,2 26,4 26,6 26,8
33,62 34,02 34,42 34,83 35,25
0,750 0,752 0,754 0,756 0,758
0,755 0,757 0,759 0,761 0,763
0,250 0,248 0,246 0,244 0,242
0,245 0,243 0,241 0,239 0,237
15,90 15,94 15,98 16,02 16,06
27,0 27,2 27,4 27,6 27,8
35,66 36,09 36,50 36,94 37,37
0,760 0,762 0,764 0,766 0,768
0,765 0,767 0,769 0,771 0,773
0,240 0,238 0,236 0,234 0,232
0,235 0,233 0,231 0,229 0,227
16,10 16,14 16,18 16,22 16,26
28,0 28,2 28,4 28,6 28,8 29,0
37,81 38,25 38,70 39,14 39,61 40,06
0,770 0,771 0,772 0,773 0,774 0,775
0,775 0,777 0,779 0,781 0,783 0,785
0,230 0,229 0,228 0,227 0,226 0,225
0,225 0,223 0,221 0,219 0,217 0,215
16,30 16,34 16,38 16,42 16,46 16,50
Sumber : Suhardjono, 1989: 43 dan J. Pruitt, 1984: 13
Rn
Rs
=
Jumlah radiasi netto (mm/hari)
=
0,75 . Rs – Rn1
=
Jumlah radiasi gelombang pendek yang sampai kepermukaan bumi (mm/hari)
=
n 0,25 + 0,54 × × Ra N
Ra
=
Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar atmosfir bumi (angka angot), dalam (mm/hari). Lihat Tabel.
n
=
Rata-rata lamanya matahari sebenarnya (mm/hari)
N
=
lamanya cahaya matahari yang dimungkinkan secara maksimum (mm/hari)
HELMI HAKI
3-4
KULIAH IRBANG KE - 3
Rn1
=
Radiasi gelombang panjang netto (mm/hari)
=
f(t) . f(ed) . f(n/N)
f(t)
=
fungsi suhu dari tabel hubungan antara suhu (t) dengan nilai f(t). Lihat Tabel.
f(ed)
=
fungsi tekanan uap
=
(0,34 − (0,044
f(n/N) =
= f(u)
U
ed
))
fungsi kecerahan matahari
n 0,1 + 0,9 N
=
fungsi kecepatan angin rata-rata siang hari di ketinggian 2 meter (m/detik)
=
0,27 . (1+0,864 . U)
=
kecepatan angin rerata (m/detik)
ea–ed =
defisit tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya pada suhu udara rata-rata (mbar)
ed
=
ea × RH
ea
=
tekanan uap sebenarnya. Lihat Tabel.
RH
=
Kelembaban relatif (%)
Tabel 3.5 Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Minimum Maksimum Rerata
Besaran Nilai Angot (Ra) dalam Evaporasi Ekivalen dalam Hubungannya dengan Letak Lintang (mm/hari) (untuk daerah Indonesia, antara 5°LU sampai 10°LS) Lintang Utara (LU) 5 4 2 13,0 14,3 14,7 14,0 15,0 15,3 15,0 15,5 15,6 15,1 15,5 15,3 15,3 14,9 14,6 15,0 14,4 14,2 15,1 14,6 14,3 15,3 15,1 14,9 15,1 15,3 15,3 15,7 15,1 15,3 14,3 14,5 14,8 14,6 14,1 14,4
0 15,0 15,5 15,7 15,3 14,4 13,9 14,1 14,8 15,3 15,4 15,1 14,8
2 15,3 15,7 15,7 15,1 14,1 13,5 13,7 14,5 15,2 15,5 15,3 15,1
14,1 15,5 14,9
13,9 15,7 14,9
13,5 15,7 14,9
13,0 15,7 14,8
14,2 15,6 14,9
Lintang Selatan (LS) 4 6 8 15,5 15,8 16,1 15,8 16,0 16,1 15,6 15,6 15,5 14,9 14,7 14,4 13,8 13,4 13,1 13,2 12,8 12,4 13,4 13,1 12,7 14,3 14,0 13,7 15,1 15,0 14,9 15,6 15,7 15,8 15,5 15,8 16,0 15,4 15,7 16,0 13,2 15,8 14,8
12,8 16,0 14,8
12,4 16,1 14,7
10 16,1 16,0 15,3 14,0 12,6 12,6 11,8 12,2 13,3 14,6 15,6 16,0 11,8 16,1 14,2
Sumber : Suhardjono, 1989: 44
Tabel 3.13 menunjukkan hasil analisis evapotranspirasi dengan menggunakan metode Penmann.
HELMI HAKI
3-5
KULIAH IRBANG KE - 3
Tabel 3.6 Besaran
Perhitungan Evapotranspirasi
Jan.
Feb.
Mar.
Apr.
Mei
Jun.
Jul.
Agt.
Sep.
Okt.
Nov.
Des.
26.28
26.23
26.69
27.03
27.57
26.89
26.43
26.63
27.16
27.44
27.17
26.77
Kecooo. Angin, U (knots)
0.22
0.23
0.22
0.21
0.16
0.16
0.16
0.18
0.20
0.20
0.23
0.26
Kec. Angin, U (km/hr)
8.69
8.75
8.67
7.93
6.12
6.20
6.25
7.02
7.68
7.56
8.86
9.93
f(U)=0.27(1+U/100)
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.29
0.30
Sunshine, n/N (%)
39.33
39.00
54.00
58.67
63.67
66.00
71.00
74.33
73.00
60.00
48.00
44.33
RH (%)
86.00
86.33
84.67
83.33
80.00
80.33
77.33
76.67
75.33
78.00
81.33
82.33
ea (mbar) (Tabel )
34.09
34.01
35.05
35.69
36.89
35.40
34.41
34.85
35.99
36.41
35.94
35.04
ed = ea x RH/100
29.32
29.36
29.68
29.74
29.51
28.44
26.61
26.71
27.12
28.40
29.23
28.85
ea - ed
4.77
4.65
5.37
5.95
7.38
6.96
7.80
8.13
8.88
8.01
6.71
6.19
W (Tabel )
0.76
0.76
0.76
0.77
0.77
0.76
0.76
0.76
0.77
0.77
0.77
0.76
1-W
0.24
0.24
0.24
0.23
0.23
0.24
0.24
0.24
0.23
0.23
0.23
0.24
Ra (Tabel )
15.83
15.92
15.50
14.58
13.37
12.76
12.97
13.88
14.99
15.71
15.82
15.82
Rs = (0.25 + 0.5 n/N) Ra
7.07
7.08
8.06
7.92
7.60
7.40
7.85
8.63
9.22
8.64
7.75
7.46
Rns = (1 - a) Rs ; a=0.25
5.30
5.31
6.05
5.94
5.70
5.55
5.89
6.47
6.91
6.48
5.81
5.60
f(T) (Tabel )
15.96
15.95
16.04
16.11
16.21
16.08
16.01
16.06
16.13
16.19
16.13
16.05
f(ed) = 0.34 - 0.044 Ved
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.10
0.10
f(n/N)= 0.1 + 0.9 n/N
0.45
0.45
0.59
0.63
0.67
0.69
0.74
0.77
0.76
0.64
0.53
0.50
Rn1 = f(T).f(ed).f(n/N)
0.74
0.73
0.94
1.01
1.10
1.18
1.34
1.39
1.35
1.09
0.88
0.83
Rn = Rns - Rn1
4.57
4.58
5.10
4.93
4.60
4.38
4.55
5.08
5.56
5.39
4.94
4.77
U (m/det)
0.10
0.10
0.10
0.09
0.07
0.07
0.07
0.08
0.09
0.09
0.10
0.11
U siang/ U malam
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
C (konstanta)
1.10
1.10
1.00
0.90
0.90
0.90
0.90
1.10
1.10
1.10
1.10
1.10
ET=C(W.Rn+(1-W)(ea-ed).f(U))
4.18
4.18
4.26
3.76
3.63
3.43
3.59
4.87
5.35
5.15
4.67
4.48
ET (mm/bulan)
129.53
117.09
132.15
112.85
112.39
102.99
111.40
151.06
160.55
159.63
140.09
138.81
Temperatur, t ( C )
HELMI HAKI
3-6
Peningkatan Sungai Bendung Kota Palembang
c. Analisis Ketersediaan air dengan Metode NRECA Perhitungan debit bulanan yang akan digunakan adalah dengan metode NRECA mencakup 19 tahap yaitu : (Kolom 1)
=
Nama bulan.
(Kolom 2)
=
Data curah hujan rata-rata bulanan.
(Kolom 3)
=
Besarnya evapotranspirasi potensial (PET).
(Kolom 4)
=
Nilai tampungan kelengasan awal (W0). Nilai harus dicoba-coba, dan percobaan pertama diambil 600 (mm/bulan)di bulan Januari.
(Kolom 5)
=
Tampungan kelengasan tanah = (kolom 4) / Nominal.
Nominal
=
100 + 0,2 Ra
Ra
=
hujan tahunan (mm).
(Kolom 6)
=
Rasio Rb / PET = (kolom 2) / (kolom 3).
(Kolom 7)
=
Rasio AET / PET. Diperoleh dari grafik hubungan antara AET / PET dan nilai yang tergantung dari (kolom 6) dan (kolom 5).
(Kolom 8)
=
AET = (kolom 7) x (kolom 3) x (koefisien reduksi).
(kolom 9)
=
Neraca air = (kolom 2) – (kolom 8).
(Kolom 10)
=
• •
Rasio kelebihan kelengasan, yang dapat diperoleh sebagai berikut : Jika (kolom 9) positif, maka rasio tersebut dapat diperoleh dari grafik dengan memasukkan nilai (kolom 5). Jika (kolom 9) negatif, rasio = 0.
(Kolom 11)
=
Kelebihan kelengasan = (kolom 10) x (kolom 9)
(Kolom 12)
=
Perubahan tampungan = (kolom 9) – (kolom 11).
(kolom 13)
=
Tampungan air tanah = P1 x (kolom 11).
P1
= Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah permukaan (kedalaman 0 – 2).
P1
=
0,1 bila bersifat kedap air.
P1
=
0,5 bila bersifat lulus air.
(Kolom 14)
=
Tampungan air tanah awal yang harus dicoba-coba dengan nilai awal = 2.
(Kolom 15)
=
Tampungan air tanah akhir = (kolom 13) + (kolom 14)
(Kolom 16)
=
Aliran air tanah = P2 x (kolom 15)
P2
=
Parameter seperti P1 tetapi untuk lapisan tanah dalam (kedalaman 2 – 10 m).
3-7
BAB III - 7
Peningkatan Sungai Bendung Kota Palembang
P2
=
0,9 bila bersifat kedap air.
P2
=
0,5 bila bersifat lulus air.
(Kolom 17)
=
Aliran langsung = (kolom 11) – (kolom 13).
(Kolom 18)
=
Aliran total = (kolom 17) + (kolom 16).
(Kolom 19)
=
Aliran total = (kolom 18) x 10 x luas tadah hujan (ha)
Untuk perhitungan bulan berikutnya diperlukan nilai tampungan kelengasan (kolom 4) untuk bulan berikutnya dan tampungan air tanah (kolom 14) bulan berikutnya yang dapat dihitung dengan rumus : • • •
Tampungan kelengasan = (kolom 4) + (kolom 12), semuanya dari bulan sebelumnya. Tampungan air tanah = (kolom 15) – (kolom 16), semuanya dari bulan sebelumnya. Sebagai patokan di akhir perhitungan, nilai tampungan kelengasan awal (Januari) harus mendekati tampungan kelengasan bulan Desember. Jika perbedaan antara keduanya cukup jauh (> 200 mm), perhitungan perlu diulang mulai bulan Januari lagi dengan mengambil nilai tampungan kelengasan awal (Januari) = tampungan kelengasan bulan Desember.
Hasil Analisis ketersediaan air metode NRECA untuk masing-masing situ disajikan pada Tabel-tabel berikut : Tabel 3.7 : Ketersediaan Air di Situ/ Sungai (l/dt) Tahun 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Rata-rata Maksimum Minimum Q80%
Bulan Jan 24.48 399.58 159.39 290.41 136.35 191.27 361.27 102.09 88.22 44.85 291.97 141.64 185.96 399.58 24.48 62.20
Feb 229.15 553.08 309.50 503.20 255.97 349.13 381.40 221.17 101.12 70.88 410.39 512.32 324.78 553.08 70.88 101.12
Mar 84.31 102.91 55.58 174.04 46.07 340.32 170.35 55.15 19.31 172.80 76.33 87.93 115.42 340.32 19.31 30.01
Apr 22.77 38.28 62.36 49.38 194.81 116.80 50.10 86.78 81.23 257.81 28.39 52.22 86.74 257.81 22.77 32.35
Mei 7.93 13.34 14.47 180.99 36.94 33.42 93.64 69.04 15.41 137.19 86.09 14.80 58.60 180.99 7.93 13.79
Jun 2.95 4.96 5.38 12.85 4.79 4.33 14.20 13.21 2.00 69.84 6.22 1.92 11.89 69.84 1.92 2.38
Jul 1.03 1.73 1.87 12.85 4.79 4.33 14.20 13.21 2.00 69.84 6.22 1.92 11.17 69.84 1.03 1.79
Ags 0.37 0.62 0.67 4.63 1.72 1.56 5.11 3.40 0.72 25.14 2.24 0.69 3.91 25.14 0.37 0.64
Sep 0.14 0.23 0.25 1.72 0.64 0.58 1.90 1.26 0.27 36.33 0.83 0.26 3.70 36.33 0.14 0.24
Okt 0.05 0.08 0.09 0.60 0.22 0.20 0.66 0.44 0.09 7.96 9.95 0.09 1.70 9.95 0.05 0.08
Nov 2.60 0.03 11.81 24.44 2.04 2.64 60.78 9.02 0.03 2.96 17.52 0.03 11.16 60.78 0.03 0.03
3-8
Dec 56.21 85.25 6.33 262.59 16.30 0.47 146.73 93.63 8.65 15.12 83.45 0.01 64.56 262.59 0.01 7.26
BAB III - 8
